一种伞降无人机的安全着陆方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无人机领域，更具体地说涉及伞降无人机开伞后的操纵方法。
【背景技术】
[0002]伞降无人机的一种落地方式是滑撬减震着地，两个滑撬安装在机腹下方，沿机身方向左右对称分布，中间用人字形斜撑杆连接后固定在机腹中轴线上。其缺点是开伞后飞机随风下落的同时，机身以伞绳为中心作360度旋转。如果落地时机身中轴线垂直于风向，即飞机侧滑着地，而且着地土质松软，就会造成斜撑杆与机腹连接点断裂，甚至撕裂机腹蒙皮。风速越高，出现此类事故的风险越大。原因是着地时，滑撬带着侧滑速度分量陷入松软的土中，使飞机侧滑速度瞬间降到零，滑撬与机身连接处因侧向受力过大而折断。
[0003]上述问题的一个解决方法是在无人机后部安装一个可向后伸缩的气囊，伞降时弹射出气囊并充气。当有侧风来流时，在气囊所产生偏航力矩的作用下，无人机始终对准侧风来流方向，来提高侧风着陆过程的安全性。
[0004]这种装置包含机械释放、弹射充气、电子控制、气囊等部分，不仅结构复杂、增加了飞机重量，而且增加了操纵难度。加装这种装置后，飞机只能逆风着陆，因此又增加了尾翼和气囊及其连接杆落地滑行时受损的可能性。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种在不改变无人机现有执行机构的条件下，利用伞降过程中风对舵面的影响进行航向微调的方法，减少伞降时飞机因侧滑造成机身及滑撬受损的风险。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤:
[0007]a.飞机执行正常飞行控制程序；
[0008]b.进行开伞判断，若未开伞，则返回步骤a，若飞机开伞，则进入步骤c ;
[0009]c.开始一秒计时；
[0010]d.一秒计时完成后，判断飞机是否落地；如果落地则进入步骤i，如果没有落地则进入步骤e ;
[0011]e.提取算法所需参数，包括航迹角A和航向角B，航迹角A为开伞后飞机水平运动方向，航向角B为机头指向，0°彡A〈360°，0°彡B〈360° ；
[0012]f.计算航迹角与航向角之间的差值C = B-A;
[0013]g.如果0°彡C<90°或180° ^ C < 270°，则执行左盘旋指令；如果90°彡C<180°或270°彡C < 360°，则执行右盘旋指令；
[0014]h.返回步骤c ；
[0015]1.执行抛伞指令。
[0016]本发明的有益效果是:在原有左盘旋和右盘旋控制律的基础上，利用伞降过程中的风对舵面的低动压，对飞机航向进行微调。本发明不增加任何硬件设备和成本，功能由程序自动执行，不会增加飞行控制人员的操纵负担，方法简单易行。本发明在风速越大时航向微调的作用越明显，飞机伞降回收时受损率降低了 80%以上，取得了显著的经济效益。
【附图说明】
[0017]图1是方法总流程图；
[0018]图2是航向微调控制算法流程图；
[0019]图3是0° ^ B-A < 90°时的航向微调控制示意图；
[0020]图4是90° ( B-A < 180°时的航向微调控制示意图；
[0021]图5是180° ( B-A < 270°时的航向微调控制示意图；
[0022]图6是270° ( B-A < 360°时的航向微调控制示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
[0024]如图1所示，本实施例步骤如下:
[0025]a.设置开伞标识位RF，飞机上电初始化为未开伞(RF = O)，执行正常飞行控制程序;
[0026]b.飞机开伞时，标识位设置为RF = I ;
[0027]c.进入I秒计时程序；
[0028]d.1秒计时完成后，判断飞机是否落地。如果落地，直接进入步骤i ;如果没有落地，进入航向微调流程(如图2所示)；
[0029]e.若进入航向微调流程，提取算法所需参数:航迹角A(0° <A〈360° )即开伞后飞机水平运动方向、航向角B(0° <B〈360° )即机头指向；
[0030]f.计算航迹角与航向角之间的差值C = B-A;
[0031]g.根据差值，判断飞机应该左盘还是右盘。
[0032]如果0°彡B-A<90°或180°彡B-A < 270°，则左盘旋(如图3、图5所示)；如果90°彡B-A <180°或270°彡B-A < 360°，则右盘旋(如图4、图6所示)。控制机头指向飞机水平运动方向或水平运动的反方向，最大限度避免落地时机头指向与飞机水平运动方向垂直；
[0033]h.再次进入步骤c ；
[0034]1.如果飞机落地，自动执行抛伞指令，避免因风大而拉翻飞机；
[0035]j.程序结束。
【主权项】
1.一种伞降无人机的安全着陆方法，其特征在于包括下述步骤: a.飞机执行正常飞行控制程序； b.进行开伞判断，若未开伞，则返回步骤a，若飞机开伞，则进入步骤c; c.开始一秒计时；d.一秒计时完成后，判断飞机是否落地；如果落地则进入步骤i，如果没有落地则进入步骤e ； e.提取算法所需参数，包括航迹角A和航向角B，航迹角A为开伞后飞机水平运动方向，航向角B为机头指向，O。彡A〈360°，0°彡B〈360° ； f.计算航迹角与航向角之间的差值C= B-A; g.如果O。<C<90°或180°^ C < 270°，则执行左盘旋指令；如果90 ° SC<180°或270°彡C < 360°，则执行右盘旋指令； h.返回步骤c； 1.执行抛伞指令。
【专利摘要】本发明提供了一种伞降无人机的安全着陆方法，在飞机开伞之后着陆之前计算航迹角与航向角之间的差值，根据计算结果执行左盘旋指令或右盘旋指令。本发明在原有左盘旋和右盘旋控制律的基础上，利用伞降过程中的风对舵面的低动压对飞机航向进行微调。本发明不增加任何硬件设备和成本，功能由程序自动执行，不会增加飞行控制人员的操纵负担，方法简单易行。
【IPC分类】G05D1-10
【公开号】CN104750112
【申请号】CN201510151719
【发明人】刘少华, 贺若飞, 鲁希团, 肖佳伟, 刘洋, 赵娜
【申请人】西安爱生技术集团公司, 西北工业大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月1日